CN1729352A - 透平机,用于导向叶片的固定装置和用于将透平机的导向叶片拆下的工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种透平机(1)和一种将透平机的导向叶片(12)拆卸下的方法。该透平机(1)具有一个沿轴向延伸的转子(3)和一个可接近的燃烧室(6)，该燃烧室(6)与一个环形的热燃气通道(18)相连通，在该热燃气通道(18)中设置有可构成一导向叶片组(13)的一些导向叶片(12)，其中，每个导向叶片(12)具有一个固定在该透平机内壳(20)上的导向叶片叶根(21)和一个与该叶根(21)相对置的朝向所述转子(3)的导向叶片顶部(22)，该导向叶片顶部(22)固定在该透平机(1)的一个围绕所述转子(3)的固定环(24)上。为了缩短该透平机(1)在修理、检查和/或维护方面所耗费的时间，本发明建议，所述导向叶片叶根(21)和/或所述导向叶片顶部(22)可借助一个可手动拆卸的夹紧装置(25，35)予以固定。
Description
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的透平机，一种如权利要求9前序部分所述的用于透平机导向叶片的固定装置以及一种如权利要求11前序部分所述的用于拆卸透平机的导向叶片的方法。
在德国专利申请公开说明书DE 195 46 722 A1中公开了一种用于燃气轮机的导向叶片支座。该导向叶片支座在其朝向热烟道的内侧沿其纵向具有多个前后设置的槽，这些槽沿周向呈环行延伸并分别带有一侧凹部位。这些槽用于承接导向叶片的叶片根部。为此，导向叶片的根部沿环周方向被推入环形延伸的槽中。
为了修理、检查和/或维护所述导向叶片，必须将它们从燃气轮机上拆卸下来。为此要打开燃气轮机，以便可以接近所述导向叶片支座并能将所述导向叶片从这些槽中推出。将燃气轮机打开十分费时，而且会造成燃气轮机较长时间的相应停机。
本发明的目的在于缩短透平机在修理、检查和/或维护方面所需时间。
上述目的通过权利要求1中所描述的特征和措施来实现。本发明的其他有利的扩展设计参见从属权利要求。
本发明所提供的技术解决方案规定，所述导向叶片叶根和/或所述导向叶片顶部可借助一个可手动拆卸的夹紧装置予以固定。通过将有待更换的导向叶片经由所述可接近的燃烧室取出，可有利地缩短燃气轮机的失效停用时间。为此，从所述燃烧室可接近够到至少一个可固定所述导向叶片的夹紧装置。这个固定导向叶片叶根的夹紧装置设置在透平机内壳上和/或其它夹紧装置固定所述导向叶片顶部并设置在固定环上。因此，在将所述夹紧装置松拆开后，可以经由所述燃烧室将每个导向叶片取出，而不必打开透平机的内壳。
按照本发明的一有利设计，所述夹紧装置可固定在所述透平机内壳上及所述固定环上，并借助一根沿轴向延伸的拉杆将所述导向叶片叶根和/或所述导向叶片顶部固定在一个工作运行位置上。在固定所述导向叶片时，所述内壳和/或所述固定环用作所述夹紧装置的支座。所述拉杆将所述夹紧装置一次性地拉紧固定在所述内壳上以及固定环上并一次性地固定在导向叶片上。
按照本发明的另一有利设计，为了使所述导向叶片能通过所述燃烧室拆卸出，在拧松所述拉杆后，可将所述夹紧装置的至少朝向所述燃烧室的那部分从所述导向叶片的外形尺寸型面上移开。所述导向叶片的外形尺寸型面是从燃烧室沿轴向看过来所看到的所述导向叶片的外形轮廓。在将所述夹紧装置从所述导向叶片的外形尺寸型面上移开后，所述导向叶片就敞置而暴露出来。
当按照另一扩展设计，将所述夹紧装置固定在一个露出所述导向叶片叶根和/或所述导向叶片顶部的停放位置上时，可以不阻碍取出所述导向叶片。这样，就能在取出所述导向叶片时避免所述夹紧装置无意中与所述导向叶片钩挂在一起。此外，还能有效防止该夹紧装置不期望地发生掉落。不经意掉落的部件在燃气轮机运行时会导致机械性破坏。
按照一有利的建议，所述夹紧装置具有两个径向延伸的夹紧止挡，这两个夹紧止挡借助所述拉杆被拉紧。一个夹紧装置的两个夹紧止挡分别围绕夹紧作为支座的内壳元件，并同时围绕夹紧所述导向叶片或其叶片顶部。为了将所述导向叶片固定在内壳上，借助拉杆将这两个夹紧止挡拉紧。
所述导向叶片有利地设置在沿工作介质的流向看过去的第一级导向叶片组中。由此，可比较容易地经由所述燃烧室而接近够到所述导向叶片。
比较适宜的是，在取出所述导向叶片后可将所述夹紧装置从所述透平机内壳上取下。
被视为特别有利的是，在将固定在所述透平机内壳上的所述夹紧装置取出后，可用手接触到一个沿工作介质的流向位于后面的导向环。承受磨损的导向环因此可类似于导向叶片而特别容易和迅速地被接触够到，从而不必打开透平机的内壳就能对其进行维护和/或修理。
在独立权利要求9中描述了一种用于透平机的导向叶片的固定装置。
按照本发明的该技术解决方案规定，所述固定装置包括一个从所述燃烧室可接近够到的且可手动拆卸的夹紧装置。通过将有待更换的导向叶片经由所述可接近的燃烧室取出，可有利地缩短燃气轮机的失效停用时间。为此，从所述燃烧室可接近够到至少一个可固定所述导向叶片的夹紧装置。这个固定导向叶片叶根的夹紧装置设置在透平机内壳上和/或其它夹紧装置固定所述导向叶片顶部并设置在固定环上。因此，在将所述夹紧装置松开后，可以经由所述燃烧室将每个导向叶片取出，而不必打开透平机的内壳。
在对于上述固定装置的一有利的扩展设计中，所述夹紧装置具有两个径向延伸的夹紧止挡，这两个夹紧止挡借助一拉杆可被拉紧。一个夹紧装置的两个夹紧止挡分别围绕夹紧作为支座的内壳元件，并同时围绕夹紧所述导向叶片叶根或其叶片顶部。为了将所述导向叶片固定在内壳上，借助拉杆将这两个夹紧止挡拉紧。
在权利要求11中描述了一种用于拆卸透平机的导向叶片的方法。
按照该方法，沿工作介质的流向看过去的第一级导向叶片组中的导向叶片通过下述方法步骤可经由所述燃烧室地手动取出：首先将设置在所述透平机内壳上的所述夹紧装置松开，然后将其移到一个将所述导向叶片叶根露出的停放位置，并在该位置上将其重新予以固定。必要时将所述另一个设置在所述沿径向位于内部的固定环上的夹紧装置松开，从而露出所述导向叶片顶部。随后沿着与所述工作介质的流向相反的方向轴向移动所述导向叶片，且必要时使之沿径向向内移动并绕所述导向叶片顶部翻转，由此使得所述导向叶片在沿径向向外移动后可自由取出。本发明的这一方法避免了打开整个透平机并显著缩短了因维护和修理时间所造成的透平机失效停用时间。将所述夹紧装置放到一个停放位置则防止该夹紧装置偶然掉落，进而可以不发生故障地拆卸下所述导向叶片。
下面借助附图所示实施方式对本发明予以详细说明，附图中：
图1是一燃气轮机的局部纵向断面示图；
图2是图1所示燃气轮机的局部纵向断面中的一处局部放大示图，其中示出所述燃烧室、所述热燃气通道以及第一级透平级的导向叶片和动叶片。
图1示出一个燃气轮机1的局部纵向断面。该燃气轮机1在其内部具有一个绕旋转轴线2旋转支承的转子3。该转子也被称为透平机转子。沿该转子3前后相邻地排列设置有一个进气壳4，一个空气压缩机5，一个带有同轴设置的多个燃烧器的花托状的环形燃烧腔室6，一个透平机8和所述废气排放外壳9。该环形燃烧室6在此构成一个与一个环形热燃气通道18连通的燃烧腔室17。图中所示透平机8具有四个前后相连的透平级10。每级透平级10都由两个叶片环或两组叶片构成。沿工作介质11的流向看过去，在所述热燃气通道18中，在一个导向叶片组13的后面有一个由动叶片15构成的动叶片组14。所述导向叶片12在此固定在所述定子23上，与之相反，动叶片组14的动叶片15则借助一个透平叶轮19固定在转子3上。在转子3上还耦连有图中未示出的一个发电机或一个工作机械。
当燃气轮机1运行时，通过进气壳4吸入空气16并由压缩机5进行压缩。由该压缩机5在透平机一侧提供制备好的压缩空气。该压缩空气被输往燃烧器7并在那儿与一种燃烧介质混合。该混合物之后在燃烧腔室17中燃烧并形成工作介质11。该工作介质11从那儿沿着所述热燃气通道18流过所述导向叶片12和动叶片15。该工作介质11通过将动量转递给动叶片15而膨胀作功，所述动叶片15由此驱动转子3转动，该转子3进而驱动与之相耦连的工作机械。
在燃气轮机1运行期间，与所述热工作介质11接触的构件承受热负荷。沿工作介质11的流向看过去处于第一级的透平级10的动叶片15和导向叶片12是除了所述环形燃烧腔室6的耐热内衬之外承受热负荷最多的构件。为了能够承受高温，必须借助一种冷却剂来冷却这些构件。
图2是一个被局部示出的环形燃烧室6和由导向叶片12和随后的动叶片15构成的第一级透平级10的断面示图。所述叶片12，15在此围绕所述燃气轮机的转子3呈星型布置。所述动叶片15固定在一个设置在所述转子3上的透平叶轮19上。与之相反，所述导向叶片12固定在定子上。所述导向叶片12具有一个面向所述透平机8的内壳体20的导向叶片根部21和一个与该导向叶片根部21相对置的导向叶片头部22。所述导向叶片头部22朝向所述转子3并固定在所述定子23的一个固定环24上。
一个设置在所述导向叶片根部21和所述内壳20上的夹紧装置25位于一工作运行位置。该夹紧装置25包括两个夹紧止挡26，27和一个只是示意性示出的螺杆状的拉杆28。所述夹紧止挡27围绕一个在所述导向叶片根部21上成型的平行于所述转子3的轴向延伸的凸起29。沿转子3的径向延伸的另一凸起30同样成型在所述导向叶片根部21上。该凸起30突伸到所述两个夹紧止挡26，27之间。在拉紧所述拉杆28时，这两个夹紧止挡26，27就将所述凸起30夹紧。所述内壳体20用作所述夹紧装置25的支座，该夹紧装置25则固定所述导向叶片根部21及进而固定所述导向叶片12。
所述拉杆28穿过所述内壳体20，此时，它穿过一个沿径向看为长孔形的轴向钻孔32中。由此钻孔32出发沿径向向外在所述内壳体29上设有一凸起31。
与设置在所述导向叶片根部21上相类似，在所述导向叶片顶部22和所述固定环24上设有另一个处于工作位置上的夹紧装置35。该夹紧装置35具有两个夹紧止挡36，37，后者借助一根拉杆38将一个成型在所述导向叶片顶部22上的沿径向突伸出的第三凸起33夹紧并固定在所述固定环24上。
为了拆卸所述导向叶片12，在所述夹紧装置25，35露出后，在一个可由一个装配工人进入的燃烧腔室中执行下述方法步骤：
通过拧松拉杆28，将所述两个夹紧止挡26，27松开并直至所述夹紧止挡27松开所述凸起29，使所述设置在导向叶片根部21上的夹紧装置25松开。与此同时，向所述燃烧腔室6的方向推动所述夹紧止挡26，使得所述凸起31可被该夹紧止挡26包绕。之后，使所述夹紧装置25，亦即所述第一夹紧止挡26和第二夹紧止挡27以及所述拉杆28一起沿径向向外移动，为此所述轴向钻孔32的横断面为长孔形。在沿径向更靠外的位置上重新拧紧该拉杆28，使得该夹紧装置25被固定在其停放位置上。所述导向叶片根部21完全被释放。从所述燃烧腔室6看过去，所述第一夹紧止挡26的轮廓位于所述导向叶片根部21的轮廓之外，也就是说，所述夹紧装置25处于所述导向叶片12的外形尺寸型面亦即外形轮廓之外。
与之相类似地，通过将供所述固定在所述固定环24上的夹紧装置35用的拉杆38拧松，使所述夹紧止挡36，37松开一个成型在所述导向叶片顶部22上的第三凸起33，所述导向叶片顶部22也被释放。使所述可移动的夹紧装置35向内移动，直至它围绕夹住所述固定环24上的一个凸起34。之后重新拧紧所述夹紧装置35，使之固定在其停放位置。与所述位于导向叶片根部21上的夹紧装置25相类似，所述设置在导向叶片顶部22上的夹紧装置35位于所述导向叶片12的外形尺寸型面之外。
如此被释放的导向叶片12现在就可以从所述导向叶片组13中取出，此时，沿着与所述工作介质11的流向相反的方向移动所述导向叶片12，并随后将其沿径向向内略微推移一些。这一推移运动在图中用箭头40表示出。之后使该导向叶片12绕所述导向叶片顶部22向所述燃烧腔室6的方向翻转，随后便可将该导向叶片移入所述燃烧室17中并接着从燃气轮机1中取出。
Claims (11)
1.一种透平机(1)，它具有一个沿轴向延伸的转子(3)和一个可接近的燃烧室(6)，该燃烧室与一个环形的热燃气通道(18)相连通，在该热燃气通道(18)中设置有可构成一导向叶片组(13)的一些导向叶片(12)，其中，每个导向叶片(12)具有一个固定在透平机内壳(20)上的导向叶片叶根(21)和一个与该叶根(21)相对置的朝向所述转子(3)的导向叶片顶部(22)，该导向叶片顶部(22)固定在该透平机(1)的一个围绕所述转子(3)的固定环(24)上，其特征在于，所述导向叶片叶根(21)和/或所述导向叶片顶部(22)可借助一个可手动拆卸的夹紧装置(25，35)予以固定。
2.如权利要求1所述的透平机(1)，其特征在于，所述夹紧装置(25，35)可固定在所述透平机内壳(20)上及所述固定环(24)上，并借助一根沿轴向延伸的拉杆(28，38)将所述导向叶片叶根(21)和/或所述导向叶片顶部(22)固定在一个工作运行位置上。
3.如权利要求1或2所述的透平机(1)，其特征在于，为了使所述导向叶片(12)能通过所述燃烧室(6)拆卸出，在拧松所述拉杆(28，38)后，可将所述夹紧装置(25，35)的至少朝向所述燃烧室(6)的那部分从所述导向叶片(12)的外形尺寸型面上移开。
4.如权利要求1至3中任一项所述的透平机(1)，其特征在于，为了取出所述导向叶片，所述夹紧装置(25，35)可固定在一个露出所述导向叶片叶根(21)和/或所述导向叶片顶部(22)的停放位置上。
5.如权利要求1至4中任一项所述的透平机(1)，其特征在于，所述夹紧装置(25，35)具有两个径向延伸的夹紧止挡(26，27；36，37)，这两个夹紧止挡(26，27；36，37)借助所述拉杆(28，38)被拉紧。
6.如权利要求1至5中任一项所述的透平机(1)，其特征在于，所述导向叶片(12)设置在沿工作介质(11)的流向看过去的第一级导向叶片组(13)中。
7.如权利要求1至6中任一项所述的透平机(1)，其特征在于，在取出所述导向叶片后可将所述夹紧装置(25)从所述透平机内壳(20)上取下。
8.如权利要求1至7中任一项所述的透平机(1)，其特征在于，在将固定在所述透平机内壳(20)上的所述夹紧装置(25)取出后，可用手接触到一个沿工作介质(11)的流向位于后面的导向环。
9.一种用于一透平机(1)的导向叶片(12)的固定装置，其中，所述透平机(1)具有一个沿轴向延伸的转子(3)和一个可接近的燃烧室(6)，该燃烧室与一个环形的热燃气通道(18)相连通，在该热燃气通道(18)中设置有可构成一导向叶片组(13)的一些导向叶片(12)，其中，每个导向叶片(12)具有一个固定在该透平机内壳(20)上的导向叶片叶根(21)和一个与该叶根(21)相对置的朝向所述转子(3)的导向叶片顶部(22)，该导向叶片顶部(22)固定在该透平机(1)的一个围绕所述转子(3)的固定环(24)上，其特征在于，所述固定装置包括一个从所述燃烧室可接近够到的且可手动拆卸的夹紧装置(25，35)。
10.如权利要求9所述的固定装置，其特征在于，所述夹紧装置(25，35)具有两个径向延伸的夹紧止挡(26，27；36，37)，这两个夹紧止挡(26，27；36，37)借助一拉杆(28，38)可被拉紧。
11.一种用于拆卸如上述任一项权利要求所述的透平机(1)的一导向叶片(12)的方法，该透平机(1)具有一个沿轴向延伸的转子(3)和一个可接近的燃烧室(6)，该燃烧室与一个环形的热燃气通道(18)相连通，在该热燃气通道(18)中设置有可构成一导向叶片组(13)的一些导向叶片(12)，其中，每个导向叶片(12)具有一个固定在该透平机内壳(20)上的导向叶片叶根(21)和一个与该叶根(21)相对置的朝向所述转子(3)的导向叶片顶部(22)，该导向叶片顶部(22)固定在该透平机(1)的一个围绕所述转子(3)的固定环(24)上，其特征在于，沿工作介质(11)的流向看过去的第一级导向叶片组(13)中的所述导向叶片(12)通过下述方法步骤可经过所述燃烧室(6)地手动取出：
a.将设置在所述透平机内壳上的所述夹紧装置(25)松开，然后将其移到一个将所述导向叶片叶根(21)露出的停放位置，并在该位置上将其重新予以固定，
b.将所述另一个设置在所述沿径向位于内部的固定环(24)上的夹紧装置(35)拧松，从而露出所述导向叶片顶部(22)，
c.沿着与所述工作介质(11)的流向相反的方向轴向移动所述导向叶片(12)，之后使之绕所述导向叶片顶部(22)翻转，
d.由此使得所述导向叶片(12)在沿径向向外地移动后可自由取出。
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